Apja Martyn Arthur Somogy megyei tisztviselő volt, apai ágon írországi felmenőkkel. Anyja Piatsek Gizella, a veszprémi püspökség erdészének, Piatsek Ferencnek a középső leánya volt. (Piacsek bácsi nyugdíjas korában Rippl-Rónai kedvelt modellje volt.) Az elsőszülött Martyn Ferencnek négy testvére volt: Róbert, Mária, Arthur és Andor. A hatodik testvér születésekor 1911-ben meghalt az édesanya és az újszülött is. Ferenc és Róbert további neveltetéséről a Rippl-Rónai József, a többi gyermekről testvére, egy másik Piatsek lányt feleségül választó Lajos gondoskodott. A Róma-villában Rippl rajzolni, festeni tanította a fiút, ecsetjeit, palettáját mosatta vele és Pubinak becézte. Eltanulta a művész kukoricás ecsetkezelésű képeinek technikáját, és a saját kompozícióiban alkalmazta azt. Tizenkét- tizenöt éves kori festményeit Rippl-Rónai Ödön beválasztotta a gyűjteményébe. Ezek a képen a kiállításon is láthatók.

Martyn Ferenc a Képzőművészeti Főiskolán Réti István növendéke volt. Első kiállítását 1922-ben Kaposváron a Korona szállóban (ma Kapos Hotel) rendezte. Akkor már nem Rippl-Rónai követője volt, mert szigorú figyelmeztetést kapott tőle, hogy mindenki fessen a maga módján. Az első mesterétől kapott példa egész életére és munkásságára kihatott. Főiskolás korában Dürer nyomán pontos részletekre kiterjedő ábrázolással festett portrékat. (Önarckép házinyúllal, 1919)

1925-ben Párizsba utazott. Bekapcsolódott az avantgárd művészeti irányokba és a haladó francia és spanyol szellemi áramlatokba. 1933-tól kiállító tagja lett az Abstaction–Création nevű művészcsoportnak. A csoport feladatának a nonfiguratív művészet képviseletét tartotta. Találkozott Giorgio de Chirico és René Magritte művészetével, és hatásukra a metafizikus festészet művelője lett. A metafizikus, avagy szürrealista képi világában tengerparti háttér előtt felállított szoborszerű emberek és architektúrák szerepelnek. (Alakok lépcsős szerkezetben, 1928)

Párizsban rajzi kísérletekkel jutott el a formai absztrakcióhoz. A vörös krétarajzok mellett akvarell kompozíciókat festett és azok szín- és formaeredményeit tette át olajfestménybe. A tizenöt éves párizsi élete során az absztrakt művészetben bontakozott ki egyénisége. Martyn a képeinek elgondolásában természetből eredő képzetekre alapozva többszörös elvonatkoztatás lépcsőfokán haladt a megoldásig. A horizont sávja több esetben tájképi indíttatású, néhány esetben egy asztal lapja, amelyen csendéleti elemek vannak. A levegőnek hagyott képtérben játékos síkidomok rendeződnek hajóra, madárra, tárgyakra emlékeztető színes világgá. A formák dinamizmusa, színvilágának telítettsége erős temperamentumra vall. Az emlékeztetés szuggesztióját, avagy vízióját nevezzük Martyn esetében absztrakt szürrealizmusnak. A harmincas években utazást tett Spanyolországba, Olaszországba, Németországba. Megfordult Angliában és Belgiumban is, s mindenütt rajzolt és festett.

1939 októberében tért véglegesen haza, mert a második világháború kitörése miatt el kellett hagynia Franciaországot. A fasizmus elleni tiltakozását szürrealista rajzsorozatban demonstrálta. (A fasizmus szörnyetegei I–X. 1944). Az Európai Iskola (1945–48) csoporthoz társulva részt vett az 1946-ban Budapesten rendezett Elvont Művészet első magyar csoportkiállításán. Pécsi otthonában festők, irodalmárok és zenészek találkoztak, házi koncerteket tartottak. Martyn igazi otthonának a Kaposváron üressé vált Rippl-Rónai-műteremházat tekintette, ahol nyaranként dolgozott, s a Róma-villát megöröklő testvére, dr. Martyn Róbert orvos látta vendégül.

Hatalmas grafikusi életművet is magáénak mondhat Martyn Ferenc. Grafikái közül több irodalmi művekhez köthetők, de Martyn kifejezett szándéka szerint nem illusztrációkként. Az első sorozat Cervantes Don Quiote-ja (1960), amely szerepelt a XXXI. Velencei Biennálén, s amelyért Martyn 1962-ben Munkácsy-díjat kapott. A Berzsenyi Dániel - Rajzok, epizódok a költő életéből (1968–69) című sorozat a Rippl-Rónai Múzeumé lett.